DIAGRAMME DE SCHAEFFLER Présenté par : Ch ROCHE Lycée polyvalent 12300 DECAZEVILLE E- mail : rochechris@wanadoo.fr D’après une documentation UGINOX

Sommaire Généralités 3 Présentation du diagramme 4 Le système d’axes, la zone graphique Caractéristiques métallurgiques 6 La martensite, l’austénite, la ferrite, l’austéno-ferrite, les zones à risques Structure de la zone fondue 11 La dilution, les éléments d’addition, la construction graphique, l’analyse du point figuratif

Généralités Le diagramme de Schaeffler permet : de choisir un métal d’apport adapté, garant de bonnes qualités métallurgiques, d’apprécier la structure de la zone fondue, d’appréhender les différents risques métallurgiques lors d’un assemblage soudé. Sommaire

Présentation du diagramme (1) Le système d’axes : L’axe des ordonnées représente l’équivalent Nickel (Eqni) : influence des éléments gammagènes L’axe des abcisses représente l’équivalent Chrome (Eqcr) : influence des éléments alphagènes

Présentation du diagramme (2) La zone graphique : Les différentes structures sont : Austénite % Ferrite Austéno- ferritique Martensite Ferrite Sommaire

Caractéristiques métallurgiques (1) Les différentes structures rencontrées dans le soudage des aciers inoxydables sont : la martensite (M) 7 l’austénite (A) 8 la ferrite (F) 9 l’austéno-ferrite (A+F) 10 Les zones à risques métallurgiques 11 Sommaire

Caractéristiques métallurgiques (2) La sructure martensitique (M) : sensible à la fissuration en dessous de 400°C (influence : carbone+hydrogène+contraintes) d’où : préchauffage nécessaire (200 - 300°C) produits d’apport à faible teneur en hydrogène postchauffage à 300°C tth postopératoire recommandé (~750 °C) résistance à la rupture et dureté élevées bonne ténacité ductilité faible, sauf pour les nuances à bas carbone Retour (1)

Caractéristiques Métallurgiques (3) La structure austénitique (A) : sensible à la fissuration à chaud se manifestant à des températures > 1250°C bonne résistance à la corrosion intergranulaire pour les nuances stabilisées ou à bas carbone très bonnes ténacité et ductilité Retour (1)

Caractéristiques métallurgiques (4) La structure ferritique (F) : sensible à la fragilisation par grossissement de grain au dessus de 1150°C (préchauffage interdit) ductilité et ténacité correctes insensible à la corrosion intergranulaire Retour (1)

Caractéristiques métallurgiques (5) La structure austéno-ferritique (A+F) : insensible à la fissuration à chaud bonne résistance à la corrosion intergranulaire pour les nuances stabilisées ou à bas carbone fragilisation par décomposition de la ferrite en phase « sigma » entre 550 et 900°C pour un dépôt dont l’EqCr > 25% ténacité et ductilité excellentes Retour (1)

Zones à risques métallurgiques (6) zone (1), risques de fissuration à chaud, structure austènitique 1 4 zone (4), risques de fragilisation en phase sigma, structure A+F, Eqcr>25 3 2 zone (3), risques de fissuration à froid, structure martensitique zone (2), risques de grossissement de grain, structure ferritique Retour (1)

Structure de la zone fondue (1) La structure de la zone fondue à l’état brut de soudage dépend de plusieurs facteurs : La dilution 12 Les taux de dilution 13 Les éléments d’addition 14 Sur le diagramme de Schaeffler, cette structure est définie par : La construction graphique 16 L’analyse du point figuratif 18 Sommaire

Structure de la zone fondue: la dilution (2) Le taux de dilution permet de connaître la composition chimique de la zone fondue : d % = -------------------------------------- x 100 volume du métal de base fondu volume de la zone fondue SMA : Surface fondue du métal d’apport en rapport de surface, cela donne : Métal A Métal B d% = ------------------- x 100 SA + SB SA + SB + SMA SA : Surface fondue du métal de base A SB : Surface fondue du métal de base B Retour (1)

Structure de la zone fondue: les taux de dilution (3) Le taux de dilution varie suivant : le procédé : Soudo-brasage : Soudage TIG : Soudage à l’électrode enrobée : Soudage MIG / MAG : Soudage sous flux solide : Soudage sans métal d’apport : ----------> d% = 0 -----------------> d% = 15 à 30 -----------> d% = 25 à 45 ---------> d% @ 60 -----------------> d% = 20 à 40 ----> d% = 100 les paramètres : intensité, tension, vitesse de soudage... exemple : en polarité directe (- à l’électrode) la dilution est plus importante qu’en polarité inverse (+ à l’électrode) Retour (1)

Structure de la zone fondue: les éléments «gammagènes » (4) Ils favorisent, à des degrés divers, la formation d’une structure austénitique, tel que : Carbone Cuivre Nickel Manganèse Azote représentés sur le diagramme de schaeffler par : Nickel équivalent: Eqni = Ni + 30(C + N2) + 0.5xMn . Nota : les symboles représentent le % de l’élément d’addition correspondant Retour (1)

Structure de la zone fondue: les éléments «alphagènes » (5) Ils stabilisent la structure ferritique, tel que : Silicium Molybdène Chrome Titane Niobium Aluminium représentés sur le diagramme de schaeffler par : Chrome équivalent: Eqcr = Cr + Mo + 1.5xSi + 0.5xNb . Nota : les symboles représentent le % de l’élément d’addition correspondant Retour (1)

Structure de la zone fondue: Construction graphique (6) 1 - Positionner les points A,B,E suivant leur Eqcr et Eqni, 2 - Sur le segment AB, placer le point C à partir de B , 3 - Sur le segment CE, placer le point JS à partir de E , le point JS représente le point figuratif du joint soudé LAB Points figuratifs : X B A : métal de base A B : métal de base B E : métal d’apport Y Distances : C LCE JS E X = [dMA/(dMA+dMB)]* LAB Y = d * LCE /100 A Légende : d : taux de dilution, d = dMA + dMB dMA : dilution du métal A dMB : dilution du métal B Retour (1)

Structure de la zone fondue: Analyse du point figuratif (7) Afin d’éviter les risques métallurgiques, la structure du joint soudé doit être : - dans une zone austénite + 5 à 10% de ferrite avec un Eqcr < 25 - dans la zone idéale, si les zones à risques sont représentées, Si tel n’est pas le cas il faut tenir compte des risques métallurgiques et mettre en place une procédure de soudage adaptée. Martensite Austénite Ferrite zone A+5 à 10%F zone idéale pour la structure du joint soudé, sans risques métallurgiques Retour (1) Fin